CN111416029A - 一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组，包括一层陶瓷基板、一形成于所述陶瓷基板侧面的钛层、一形成于上述钛层表面的图案化铜层、一紧固于所述图案化铜层一侧的紫外光芯片、一上框及一结合于所述上框一侧的石英玻璃；再者，于所述陶瓷基板的一侧则是固设有一层的铝基板(MCPCB)，并在所述铝基板的一侧是加有一散热结构；一壳体，则是可将上述的各组件予以包覆起来，并结构是可设置在一手扶梯扶手一端，以能将所述紫外光芯片所发出的紫外光遮蔽，以避免外泄。如此，则可利用前述的紫外光芯片不断地对手扶梯扶手发出紫外光，以进行灭菌。
Description
技术领域
本发明是有关于一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组，尤其是关于一种以 全无机材料封装的紫外线发光二极管的灭菌模组。
背景技术
手扶梯通常是设置在些公众的空间中,来将到此空间的人们从一地运 送到另一地的装置。而到此空间的人们,不论是闲散的散步、购物或是急 忙地赶路,当站在手扶梯上时,很自然地会将手放置在手扶梯的扶手上, 以维持个人安全以及稳定。在各式各样的人都把手放置在扶手上的情形下, 很容易地会将各人手上所带有的细菌,甚至是病毒等留置在手扶梯的扶手, 而当下一个人踏上手扶梯,且又将手放置在扶手上时,很容易地会感染上 前一个人所留下的细菌、病毒,并进而产生生理上的不适,甚或是生病。
为了能提供给大众一个干净,舒适的空间,对于手扶梯扶手的清洁、 灭菌应是一不可间断,且持续的工作。而众所周知的一件事实就是目前在 市场上已应用相当广泛的灭菌手法-利用紫外线光来作灭菌。
之前,尤其是在医疗设备的灭菌上,几乎都是使用了汞灯来作为灭菌 的工具,然而,由于汞灯内含有世人称之为世纪之毒的汞,所以在使用上 总是令人感到了不安,再加上于2017年世界上多国所签署的水葆公约,于 此公约内明令禁止各国于2020年后再生产、制造以及使用含有汞的制品； 因此,利用紫外光芯片来发出紫外光线的制品势必会替代现有的汞制品, 并为整个人文的环境带来更为舒适,安全的生活空间。
经由上述的说明后,当可知利用紫外光芯片来作为市场上灭菌的主流 似已成为一股不可挡的趋势；不过有关于紫外光芯片的一些延伸的问题也 应一并的予以解决,如此才能提供一可靠度高,安全系数高的制品。目前 有关于紫外光芯片的制作,世上多国均已上紧发条的研发中,故而在此并 不多作说明以及解释；在此欲说明的主要是因为紫外光芯片在发出紫外光 时,有絶大一部份能量(90％以上)是转换成为热能并散溢掉,而仅有少部份的能量是用于发出紫外光。而由于紫外光线对于有机化合物会产生绝对 的影响,也就是它会破坏有机化合物间的键结,而致造成化合物间形成分 裂或分解；由于上述的原因,现行对于紫外光芯片的封装结构在使用了一 段时间后都会发生信赖性以及安全性上的问题,而这也都是因为紫外光破 坏了现行的封装结构,造成了紫外光芯片受到水汽的侵蚀而致缩短了使用 寿命,并进行影响了电性的效能。
以下则就现行的封装材料以及结构作更深入的说明:现行市场上发光 二极管的封装材料,几乎都围绕着成本在考虑,传统大多是PPA (Polyphthalamide,热塑性塑料)。近年来LED封装厂逐渐采用耐热性更高 的EMC(Epoxy Molding Compound,环氧模压树脂)导线架,EMC导线逐 渐站稳用在1-3瓦的中高功率LED的市场地位,但是EMC导线架受制于 本身材料特性,无法再往更高功率的LED跨入。
然而,当发光二极管切入紫外线领域时,将会有60％～70％的光电效能 转换成热能,甚至在深紫外线(UVC)领域仅只有不到10％电力转换成光, 90％以上都转换成热能,且目前发光二极管的制造厂商所制造出来的LED 在功率上顶多在30微瓦(mW)的领域,若未来持续往更高功率的紫外线发 光二极管研发时,将会受限于散热材料、后制加工、整体构装的重重限制； 而且热能累积过多易造成光衰。传统低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic；LTCC)、高温共烧多层陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramic；HTCC)、以热导率2～25W/mK的氧化铝陶瓷组件来对应于30mW 的深紫外线发光二极管组件应足以应付；但再往更高功率发展的未来,传 统LTCC、HTCC、氧化铝陶瓷组件的散热已经到达其极限,更不用说有机 材质的EMC等塑料材料是无法适用于此领域的,因此需要更高热导率的陶瓷基板来对应紫外线领域。
另外,以现有的材料以及封装制程用于紫外线发光二极管的领域而言, 当整个封装结构长期处于紫外线照射范围内,无论是导线架本身材料,甚 至连导线架上框与陶瓷电路载板间的黏合层,都可能在紫外线长期曝晒下, 产生材料脆化或是黏合层剥离的状况发生,尤其是本体采用有机材料(例 如PPA或是EMC等有机物)或是采用有机胶体黏合上框与陶瓷电路载板 的状况下(市场上有黏合层采用UV胶,但即使是UV胶还是会脆化),是 需要尽量避免的。
更进一步的说,LED封装产业的固晶制程对于晶粒而言是属于300℃ 以上的高温制程,并采用铟、高温锡等制程来施做的导线架时,在封装固 晶制程往往会因为温度高于铟、高温锡键合时的温度,则容易造成后续生 产稳定性不足以符合产业界的需求。
因此,若封装本体材料无法抵抗紫外线侵袭,黏合层强度不够或是工 艺未顾虑到后续制程,则产品迅速劣化、损坏、妥善率低是可以想见的； 然而,业界为能克服上述的各项缺失,在经过多次实验后发觉了封装材料 理应采用无机材料,但仍苦于没有让无机材料结合的有效方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,利用金属共 晶结构的强度,以抵抗使用本产品时热能累积造成不同材料间的热涨冷缩 效应,解决金属结合层剥离议题,进而提升产品良率。
本发明的目的在于提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,利用无机物 材料施做,让整体产品长期在紫外线照射范围内,也不会发生材料脆化与 黏合层剥离。
本发明的再一目的在于提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其中, 所述的灭菌模组为一含钛的灭菌模组。
本发明的另一目的是提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其包括： 一基板、一形成于所述基板侧面的钛层、一形成于上述钛层表面的图案化 铜层、一紧固于所述图案化铜层一侧的紫外光芯片、一上框及一结合于所 述上框一侧的石英玻璃；再者,于所述陶瓷基板的一侧则是固设有一层 的铝基板(MCPCB),并在所述铝基板的一侧是加有一散热结构；一壳体, 则是可将上述的各组件予以包覆起来,并结构是可设置在一手扶梯扶手一端,以能将所述紫外光芯片所发出的紫外光遮蔽,以避免外泄。如此,则可 利用前述的紫外光芯片不断地对手扶梯扶手发出紫外光,以进行灭菌。
本发明的再一目的是提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其中,所 述的基板以及上框的热膨胀系数差异介于75～80％之间。
本发明的再一目的是提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其中,所 述的散热结构是包括了一散热板、一固设于散热板一侧的散热鯺片以及一 设置在散热鯺片一侧的风扇,以可加强气流的流动,以主动将热迅速导 出。
本发明的再一目的是提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其中,所 述的散热板为铜板,且所述的散热鯺片为金属制的散热鯺片。
本发明的再一目的是提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其中,所 述的散热板为铜板,且所述的散热鯺片为铝制散热鯺片。
本发明的再一目的是提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其中,所 述的散热板为铜板,且所述的散热鯺片为铜制散热鯺片。
本发明的再一目的是提供一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其中,所 述的散热板为铜板,且所述的散热鯺片为铝、铜合金制散热鯺片。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：通过运用 半导体与微机电领域的背景概念,透过ICH技术(Inorganic Ceramic Heterogeneity)改良的金属扩散效应的金属共晶结构,使其结构强度足以 抵抗使用时造成的热涨冷缩应力,且因为不论是基板、上框或是石英玻璃 盖板板,甚或是铝基板、散热结构等材料皆为无机物,可以长期曝晒于紫 外线照射范围而不被紫外线破坏,材料不会脆化且黏合层也不会剥离,因 此可以避免掉目前产业所面临的技术问题。
附图说明
图1为本发明手扶梯扶手紫外线灭菌模组中内置有芯片的封装结构。
图2为本发明一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组的立体外观图。
图3为本发明手扶梯扶手紫外线灭菌模组形成数组排列的立体外观实 施例示意图。
图4为本发明手扶梯扶手紫外线灭菌模组形成数组排列时另一实施例 的立体外观示意图。
图5为本发明手扶梯扶手紫外线灭菌模组设置于手扶梯端部位置的侧 视示意图。
图6为本发明手扶梯扶手紫外线灭菌模组设置于手扶梯端部位置的示 意图。
图7为本发明手扶梯扶手紫外线灭菌模组设置于手扶梯端部后的内部 位置以及设置方式。
图8为本发明手扶梯扶手紫外线灭菌模组设置于手扶梯端部的端视 图。
附图中标识说明如下：
1-封装结构、11-紫外光芯片、12-基板、121-含钛化合物层、13-钛层、 14-图案化铜层、15-上框、16-盖板、2-系统板、3-散热结构、31-散热板、32-散热鯺片、33-风扇、4-壳体、41-顶盖、5-手扶梯、51-扶手、52-围栏。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
本发明为一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组,主要是可通过此一紫外线 灭菌模组来对手扶梯扶手发射出持续不断的紫外光,以保持手扶梯扶手的 干净、无菌,并避免病菌的滋生以及传染。
请参阅附图的图1,其中可见及本发明所提供的手扶梯扶手紫外线灭 菌模组主要是包括了:一内含有紫外光芯片11于其内部的封装结构1、一系 统板2,亦称铝基板,一散热结构3,以及一壳体4(如图7所示)。其中,值得 注意的是在封装结构1中则又具备了有一基板12,一层形成于所述基板12 一侧面的钛层13,一层形成于所述钛层13一侧面的图案化铜层14,一形成 于所述图案化铜层14一自由面上,且可将所述紫外光芯片11围绕且保护起来的上框15,还有一具有高穿透率的盖板16。
基板12的材料可选自铜、铜合金、铝、铝合金、铁钴镍合金、氮化铝、 氧化铝、氮化硅或碳化硅；而在选定的基板12材料后,如上所述的,会在基 板12的一面形成一中介的钛层13,而此钛层13在和基板12经过制程的加工 后,则会在其间产生一含钛化合物层121,此含钛化合物层121因为选定的 基板12材料不同而会有不同的组成,例如是氧化钛、钛铝合金、氮化铝钛、 硅化钛…等。所述的上框15在和基板12利用纯无机的共晶结合(eutecticbond)技艺稳固地结合后,若欲强化彼此间的结合力,则需要注意的是,所 述上框15的材料可选自铜、铜合金、铝、铝合金、铁钴镍合金、氮化铝、 氧化铝、氮化硅或碳化硅；亦即,所述的基板12以及所的上框15彼此间所 可选择的材料相同；而为了能加强彼此间的结合力,所述基板12和上框15 的材料最好是对应,亦即,其间材料间的膨胀系数是介于75～80％之间才不 致于在制程中或是操作过程中因为不断的热胀冷缩而因为热膨胀系数差异 过大而形成脱落,分离的情形。在所述的上框15与基板12结合后,则是将 所述的盖板16一样利用共晶结合的技艺来将所述的紫外光芯片11稳固且气 密地密封于所述的封装结构1中。
于图2、图3所示,封装结构1是固设在一系统板(抑称铝基板)2上,以可 供外界的控制模组(未显示)来加以控制；而后,各个设置有封装结构1的系 统板2则是以数组排列的方式设在一散热结构3之上,以加强来自所述系统 板2所传导热的散发；其中,所述的散热结构3包括了一般是铜制的散热板 31板,以及设置在散热板31一侧的散热鯺片32,由上述的散热板31、散热 鯺片32得知,上述的二个组件都是以被动方式来将热利用传导来散发出去； 而为了能增加对热的散发,可在所述散热板31的一侧设置一风扇33来将空 气吹向散热鯺片32,以主动地强化对热的散发。
请参看图4所示,其中可见到二,二散热结构3可以铰接合实施例所 示)、链接(未示)或是任何适用的方式连结起来,以形成符合施工现地规格 大小的尺寸。
请再参看附图所示的图5、图6、图7以及图8；其中可见到本发明所提 供的手扶梯扶手紫外线灭菌模组是可设置在手扶梯5和地板(未标示)间的 空间处,当然,本发明的手扶梯扶手紫外线灭菌模组也可设置在其它位置, 故而附图所示的实施例仅是在于显示各种不同实施例中的一种,并不在于 限制本发明于实施时的范围或是其使用方式,其所界定的亦仅是作为参考, 而不应解释为是一种限制的呈现。
由附图中可见到本发明的手扶梯5扶手51紫外线灭菌模组的最外部是 设置了所述的壳体4,所述的壳体4主要是在将所述的紫外线灭菌模组中所 发出的紫外光予以屏蔽起来,以避免紫外光外泄时或有可能造成使用手扶 梯人因为受到紫外光的照射而受到伤害。因此,所述的壳体实质上是将整 个的灭菌模组予以包覆起来,而仅留下相对二侧,以供扶手51的通过；其 中可见到的是将设有各系统板2的散热结构放在扶手51的一侧面时,各个 封装结构1中的盖板16是直接的面向着所述扶手51的一面,如此,位在所 述封装结构1内部的紫外光芯片11则可透过具高穿透率的盖板16来朝向所 述的扶手51发射紫外光,以进行灭菌的程序；而最好的,是在所述的壳体4 的上端,靠近于手扶梯5围栏52的二侧各有一朝向所述围栏52斜向的顶盖 41,以尽可能地将紫外光留置在壳体4之内,而不致外泄出去。
为了能加强紫外光对于扶手51的灭菌效果,本发明所提供的手扶梯扶 手紫外线灭菌模组亦可在壳体4的内侧壁处设置有反光镜(未标号),或涂布 有反光涂料。借着在散热结构3的散热板31、设置在所述散热板31一侧的散 热鯺片32,以及选项设置的风扇33,虽然紫外光芯片11的能量有超过90％ 的能量被转换成为热并进而散发出来,为能持续不断地对手扶梯扶手提供 灭菌的功效,上述强化的散热结构3能够完全地符合市场所需；同时,也因 为封装结构1中是采用了共晶结合的技术,所以能提供一安全系数高,产 品稳定性优良的终端产品。
当不能以此限定本发明的实施范围,即依照本发明申请专利范围及发 明说明书内容所做的等效果修饰与变化,仍应属于本发明专利涵盖范围之 内。
Claims (12)
1.一种手扶梯扶手紫外线灭菌模组，其特征在于，其包括：
一含有基板以及一形成于所述基板侧面的含钛化合物层的封装结构；
一铝基板,固设于所述基板的一侧；以及
一壳体,其将所述封装结构、铝基板予以覆盖起来,以防止紫外线的外泄,其中,所述的封装结构发出紫外光光束。
2.如权利要求1所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的封装结构还包括一形成于上述含钛化合物层表面的图案化铜层、一紧固于所述图案化铜层一侧,且可发出所述紫外光光束的紫外光芯片、一上框以及一结合于所述上框一侧的盖板,以可将所述的紫外光芯片封装于其中。
3.如权利要求1所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的铝基板一侧设置有一散热结构,以主动将所述紫外光芯片所产生,并传导到所述铝基板的热散发掉。
4.如权利要求所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的基板具有一第一热膨胀系数,且所述的上框具有一第二热膨胀系数,所述的第一热膨胀系数和所述的热膨胀系数差异是介于75％～80％之间。
5.如权利要求3所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的散热结构是包括了一散热板、一固设于散热板一侧的散热鯺片以及一设置在散热鯺片一侧的风扇。
6.如权利要求5所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的散热板为铜板,且所述的散热鯺片为铝制的散热鯺片。
7.如权利要求5所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的散热板为铜板,且所述的散热鯺片为铜制的散热鯺片。
8.如权利要求5所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的散热板为铜板,且所述的散热鯺片为铝、铜合金制散热鯺片。
9.如权利要求1所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的基板和所述的上框是利用共晶加以结合。
10.如权利要求1所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的壳体内侧面是设置有反光镜,或反光涂料。
11.如权利要求1所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组，其特征在于，所述的基板是氧化铝、氮化铝、氮化硅或碳化硅中的一种。
12.如权利要求11所述的手扶梯扶手紫外线灭菌模组,其特征在于,所述的上框是氧化铝、氮化铝、氮化硅或碳化硅中的一种。
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